下载: 全尺寸图片 幻灯片

(1)基于多层CT血管成像（MDCTA）的穿支皮瓣设计和切取的三维导航流程,实现了对皮瓣供区穿支血管及受区皮肤软组织缺损的精准评估。

(2)在该三维导航流程的指导下,应用游离股前外侧穿支皮瓣和含腓肠神经营养血管链的腓动脉穿支带蒂皮瓣修复四肢皮肤软组织缺损,实现了精准手术,减少了皮瓣供区损伤,临床疗效好。

Highlights:

(1)The three-dimensional navigation process for design and resection of perforator flaps based on multi-detector computed tomography angiography (MDCTA) achieved precise assessment of perforator vessels in flap donor areas and skin and soft tissue defects in recipient areas.

(2)Under the guidance of the three-dimensional navigation process, the application of free anterolateral thigh perforator flaps and pedicled peroneal artery perforator flaps with sural nerve nutritional vessel chain for the repair of skin and soft tissue defects in the limbs achieved precise surgery, reducing damages to the flap donor areas and achieving excellent clinical outcomes.

穿支皮瓣于1989年被提出^[1],具有来源丰富、设计灵活、供区损伤小、修复效果好等优点^[2],是临床修复皮肤软组织缺损的有效手段。穿支血管的解剖游离是穿支皮瓣移植手术的核心^[3]。由于穿支血管存在变异^{[4, 5]},术者会将大量精力花费在烦琐的探查、选择、游离穿支血管上。如果术前能够精确地定位穿支血管,并依据穿支血管的解剖学特点进行合理的术前规划,将有望明显降低手术难度并缩短手术时间。多层CT血管成像（multi-detector computed tomography angiography,MDCTA）是利用多层CT技术进行血管造影的方法^[6]。该技术具有分辨率高、结果稳定客观等优点^[7],在临床广泛应用^[8]。本研究通过数字化手段,针对创伤后皮肤软组织缺损患者的创面特点,通过基于MDCTA的穿支皮瓣设计和切取的三维导航流程,进行皮瓣的精准设计和移植,取得了预期疗效。

1.   对象与方法

本回顾性观察性研究符合《赫尔辛基宣言》的基本原则。按照江苏大学附属医院和无锡市第九人民医院伦理委员会要求,可在不泄露患者身份的情况下进行临床资料的分析、使用。

1.1   入选标准

纳入标准：（1）四肢较大面积皮肤软组织缺损,需行穿支皮瓣移植手术修复者；（2）接受“基于MDCTA的穿支皮瓣设计和切取的三维导航流程”完成皮瓣移植手术者。排除标准：（1）术中或术后随访资料不完整者；（2）随访时间<4个月者。

1.2   临床资料

2021年1月—2023年10月,2家医院共收治13例符合入选标准的创伤后四肢皮肤软组织缺损患者,其中江苏大学附属医院收治7例、无锡市第九人民医院收治6例。患者中男8例、女5例,年龄21~68[48.0（37.0,56.5）]岁。致伤原因为交通伤者4例、机器碾压伤者8例、热压伤者1例。创面位于手部者9例、足部者4例。清创后创面面积为8.0 cm×6.0 cm~18.0 cm×17.0 cm。受伤至手术时间为4~29[14.0（7.5,18.5）]d。

1.3   术前行MDCTA后的数字化重建、皮瓣设计及模拟切取

通过采用合适的扫描技术,获得高质量的MDCTA资料。将资料导入数字化软件中,对各种组织模型进行数字化提取和三维模型重建。然后根据穿支血管及创面解剖学特点设计皮瓣,再进行皮瓣的模拟切取、修复效果预览等术前规划。

1.3.1   供受区CT扫描

受区扫描范围包含患侧前臂（手部创面者）或小腿（足部创面者）中段以远肢体。根据创面形状,结合“组织相近”原则及术者经验选取潜在皮瓣供区,并对供区进行CT扫描。其中游离皮瓣供区为双侧腹股沟、大腿区域,带蒂皮瓣供区为与创面邻近的同侧前臂、小腿区域。

扫描前患者舌下含服0.5 mg硝酸甘油（本组患者均无用药禁忌）。患者取平卧位,双下肢自然伸直,经肘正中静脉（扫描上肢者）或大隐静脉（扫描腹股沟部或下肢者）注射碘海醇,小剂量团注试验后手动触发扫描。扫描参数：像素阵列512×512,电压100~120 kV,层厚0.625 mm。

1.3.2   组织模型的数字化提取及三维重建

将原始图像以DICOM（医学数字成像和通信,digital imaging and communications in medicine）格式导出,再导入数字化软件中处理。

受区组织模型重建。在Mimics软件中,对受区骨骼、皮肤进行数字化提取及三维重建。将三维重建模型导入3-matic软件,标记缺损范围,重建出创面的曲面模型。将该曲面模型导入Solidworks软件中并展平。

供区组织模型重建及皮瓣设计。在Mimics软件中,对供区骨骼、肌肉、主干血管、穿支血管、皮肤进行数字化提取及重建。将展平后的创面模型的长、宽均增加10%~15%后投影至供区体表,此投影区即为皮瓣模拟切取范围（包含Ⅰ级穿支的深筋膜穿出点,即穿支定位点）。如供区有多条Ⅰ级穿支,可优先选择Ⅱ级穿支显影丰富的穿支作为目标穿支,并综合考虑血管蒂长度可满足血管吻合需要、皮瓣供区闭合方便、瘢痕隐蔽等因素。0级源动脉可切取长度+Ⅰ级穿支长度为皮瓣血管蒂长度,测量出血管蒂长度及其近端管径。

1.3.3   模拟切取皮瓣

将设计的皮瓣向内适当加厚（供区筋膜厚度）,制成皮瓣模型,然后将携带血管蒂的皮瓣模型转移至受区,预览修复效果。确认皮瓣血管蒂长度、管径满足创面修复及血运重建需求。

1.4   皮瓣的切取和转移

手术在腰硬联合麻醉（术区局限于下肢）或全身麻醉（术区同时涉及上下肢）下进行。术前根据皮瓣数字化重建和模拟切取获得的数据在供区描记体表解剖标志、皮瓣轴线、穿支定位点、皮瓣切取范围,形成导航“地图”。术中对受区进行彻底清创,避免因感染导致手术失败^[9]。采用顺行法和逆行法相结合进行皮瓣切取。

切取游离皮瓣时,可先切开皮瓣一侧,依据导航“地图”探查穿支血管,并评估穿支血管出现位置和术前定位是否一致。选择优势Ⅰ级穿支及其0级源血管为血管蒂,应用逆行四面解剖法^[10]向近端追踪至0级源血管,评估穿支来源、穿支类型。完全掀起皮瓣仅留血管蒂与皮瓣供区相连,确认血运可靠后断蒂。将皮瓣移植至受区后,选择位置合适、管径相近的受区血管同皮瓣血管蒂吻合^[11],重建皮瓣血运。

切取带蒂皮瓣时,在保证穿支血管质量的前提下,尽量选择靠近创面的穿支血管,以降低皮瓣旋转点、减少皮瓣无效区^[12]。切取跨穿支体区的带蒂皮瓣覆盖肢体远端时,可将邻近的腓肠神经营养血管链带入血管蒂内形成2套血供^[13],必要时应用血管增压技术^[14],以确保皮瓣血运。

2种皮瓣切取的面积为9.0 cm×6.0 cm~20.0 cm×15.0 cm。转移皮瓣后,保证血管蒂张力合适、无扭转、无卡压。术中对创面及皮瓣要严格止血,于皮瓣下常规放置引流管。对于游离股前外侧穿支皮瓣切取宽度≤8 cm者,直接分层减张缝合皮瓣供区创面；对于皮瓣切取宽度>8 cm者,采用腹部全厚皮修复皮瓣供区创面。行腹部全厚皮移植修复腓动脉穿支带蒂皮瓣供区创面。

1.5   术后处理

术后常规进行术区保温、补液扩容、止痛、预防感染、解痉等综合治疗。同时,密切观察皮瓣的血运及引流量,及时处理动静脉危象、皮瓣下方血肿形成。术后2~3 d,引流量减少后拔除引流管。卧床患者使用肝素预防深静脉血栓形成^[15]。术后3个月内进行门诊随访,3个月后进行门诊或社交软件随访。

1.6   观测指标

1.6.1   导航质量

测量术前确定的穿支定位点与术中探查到的穿支定位点之间的距离（d）并对穿支定位准确性进行评级,d<1 cm为优、1~2 cm为中、>2 cm为差^[16]。比较术前导航显示的穿支类型、0级源血管同术中实际探查的一致性。

术后即刻,按照自定义标准评价皮瓣覆盖创面情况。皮瓣缝合后无张力覆盖创面为优；皮瓣偏小、缝合后有张力或皮瓣偏大但无须修整为中；皮瓣偏小、无法覆盖供区创面或皮瓣偏大、需修剪冗余部分为差。

1.6.2   皮瓣修复疗效

记录使用的皮瓣类型及皮瓣供区创面修复方式,观察术后皮瓣成活情况。

观察并记录随访期间并发症发生情况。末次随访时,观察皮瓣外观；参照中华医学会手外科学会上肢部分功能评定试用标准^[17]中的“断指再植血液循环状态分级”评定皮瓣血运,根据肤色、温度及对寒冷的耐受性分为优、良、差、劣4个等级；采用中华医学会手外科学会上肢部分功能评定试用标准^[17]中的“断指再植功能评定试用标准”进行手部功能评价,其中80~100分为优、60~79分为良、40~59分为差、39分以下为劣；采用美国矫形足踝外科协会踝-后足评分系统^[18]进行足部功能评价,80~100分为优、60~79分为良、40~59分为差、39分以下为劣。

1.7   数据处理

应用SAS 9.4统计软件进行数据分析。计数资料数据用频数表示。使用Shapiro-Wilk检验判断计量资料数据是否符合正态分布,符合正态分布的数据用x¯±s表示,不符合正态分布的数据用M（Q₁,Q₃）表示。

2.   结果

2.1   导航质量

术前共定位39条穿支,术中共探查17条目标穿支,d为0.3~1.2（0.72±0.25）cm,定位准确性为优的穿支13条、为良的穿支4条。术中探查到8条肌皮穿支、9条肌间隙穿支,与术前导航结果一致。术中探查到3条穿支来源于腓动脉、11条穿支来源于旋股外侧动脉降支、3条穿支来源于旋股外侧动脉斜支,与术前导航结果一致。

共切取14块皮瓣。术后即刻,11块皮瓣覆盖创面情况为优、3块为中。

2.2   皮瓣修复疗效

共切取11块游离股前外侧穿支皮瓣、3块含腓肠神经营养血管链的腓动脉穿支带蒂皮瓣。6块皮瓣供区创面直接缝合,8块皮瓣供区创面行皮片移植。术后,13块皮瓣完全成活；1块皮瓣部分坏死,经移植大腿全厚皮后愈合。

13例患者术后获得4~24个月随访,1例患者发生皮瓣下血肿、1例患者发生局部感染。末次随访时,所有患者皮瓣的色泽、质地均良好,5例术后皮瓣臃肿者行Ⅱ期修薄手术后外观良好。12块皮瓣血运为优、2块皮瓣血运为良。9例手部创伤者中手部功能为优者2例、良者4例、差者3例,4例足部创伤者中足部功能为优者3例、良者1例。

2.3   典型病例

例1

女,40岁,因农机碾压致右手外伤,伤后4 h入院。入院时检查显示,右手腕背至掌指关节背侧皮肤软组织缺损,第2~5指伸肌挫伤、腱帽撕裂、骨间肌挫裂伤,创面残留大量谷壳。伤后9 h行清创及VSD治疗,创面面积约10.5 cm×8.0 cm,并伴有肌腱、肌肉外露。同前行右上肢CT及三维重建,重建创面曲面模型并将其展平。设计右股前外侧穿支皮瓣,行供区MDCTA后重建出三维供区组织模型,见供区有3条Ⅰ级穿支,均来源于旋股外侧动脉降支。其中1条穿支从股外侧肌间隙穿出,为肌间隙穿支；2条穿支从股外侧肌表面穿出,为肌皮穿支。以肌间隙穿支为目标穿支,测量其源动脉近端管径为4.76 mm,血管蒂长度为78.06 mm。将展平后的创面长、宽均增加10%投影至供区,获得皮瓣拟切取范围为119.7 mm×85.8 mm。模拟切取皮瓣覆盖创面,预览修复效果佳。在全身麻醉下进行皮瓣移植手术,按术前设计在供区标记出皮瓣切取范围及穿支定位点。皮瓣切取过程中见实际穿支定位点、穿支类型、穿支来源动脉与术前导航结果一致。实际切取皮瓣面积为12.0 cm×8.5 cm。术后即刻见移植皮瓣可无张力覆盖创面,皮瓣完全成活、血运良好,逐层减张缝合供区创面。术后即刻,皮瓣覆盖创面情况评定为优。术后10、15个月,分别行1次皮瓣修薄手术。术后21个月末次随访时,皮瓣血运评级为优,手功能评级为良,供区遗留线性瘢痕,无并发症发生。见图1。

图  1  在基于MDCTA的三维导航流程指导下设计并切取游离股前外侧穿支皮瓣修复例1患者手部皮肤软组织缺损的效果。1A.清创后创面伴有肌腱、肌肉外露；1B、1C、1D、1E.分别为行MDCTA后重建出创面模型、在皮瓣供区定位到3条Ⅰ级穿支（箭头所示）、以最左侧穿支为目标穿支设计皮瓣、模拟切取皮瓣并旋转完全覆盖创面后；1F.按术前设计在体表标记皮瓣切取范围及目标穿支的深筋膜穿出点；1G.术中切取皮瓣；1H.术后即刻,皮瓣血运良好、外观稍臃肿；1I.逐层减张缝合供区创面后即刻；1J、1K.分别为术后16个月随访时,手指屈伸功能良好、供区遗留线性瘢痕；1L.术后21个月末次随访时,经2次皮瓣修薄手术后,手部外观良好

注：MDCTA为多层CT血管成像

下载: 全尺寸图片 幻灯片

例2

女,68岁,因交通事故致右足外伤,伤后3 h入院。入院时检查显示,右足背皮肤软组织严重挫伤伴缺损,第2~4趾伸肌腱毁损,创面被渣土污染。伤后8 h在腰硬联合麻醉下行清创及VSD治疗,清创后创面面积约8.5 cm×8.0 cm,伴有骨外露。对患肢行MDCTA及三维重建,定位到1条腓动脉穿支,为肌间隙穿支。以腓动脉穿支定位点为旋转点,设计含腓肠神经营养血管链的腓动脉穿支带蒂皮瓣。将展平后的创面长、宽均增加10%投影至供区,获得皮瓣拟切取范围。模拟切取皮瓣并旋转覆盖受区,预览修复效果佳。术前在体表标记皮瓣切取范围及腓动脉穿支定位点,术中探查见腓动脉穿支进入皮瓣蒂部,实际穿支定位点、穿支类型与术前导航结果一致。切取皮瓣,确认血运良好后旋转覆盖创面, 实际切取皮瓣面积为9.5 cm×9.0 cm。取腹股沟全厚皮修复供区创面。术后即刻,见皮瓣可无张力覆盖创面,皮瓣覆盖创面情况评定为优。术后5 d,皮瓣血运良好。术后24个月末次随访,皮瓣完全成活,血运评级为优,皮瓣质地良好、稍显臃肿,供区愈合良好。患者可正常步行、负重,足功能评定为优,无并发症发生。见图2。

图  2  在基于MDCTA三维导航流程指导下设计并切取的含腓肠神经营养血管链的腓动脉穿支带蒂皮瓣修复例2患者足部皮肤软组织缺损的效果。2A.清创后创面伴有骨外露；2B、2C、2D、2E.分别为行MDCTA后重建出创面模型、在皮瓣供区定位到1条腓动脉穿支（箭头所示）、设计皮瓣、模拟切取皮瓣并旋转完全覆盖创面后；2F.术中依据术前设计切开皮瓣蒂部皮肤；2G.术中探查到腓动脉穿支进入皮瓣蒂部；2H.术中完全切开皮瓣,旋转覆盖创面前；2I.术后5 d,皮瓣大部分血运良好,边缘少许淤血； 2J、2K.分别为术后24个月随访时,皮瓣正面观、侧面观,可见皮瓣存活良好,外观稍臃肿；2L.术后24个月随访时,供区愈合良好

注：MDCTA为多层CT血管成像

下载: 全尺寸图片 幻灯片

3.   讨论

3.1   相关研究现状和背景

穿支皮瓣是指仅以管径细小的皮肤穿支血管供血的皮瓣^[19]。由于穿支血管存在变异,且可能遇到穿支损伤、血管蒂长度不足等问题^[9],穿支皮瓣移植手术风险较高。不合理的皮瓣设计可能导致皮瓣与创面不匹配、受区闭合困难等问题,违背了“受区修复重建好,供区破坏损失小”的原则^[19]。确保手术精确执行和患者安全,关键在于深入理解穿支皮瓣的血管解剖并进行周密规划。过去30年,多种技术,如手持超声^[20]、彩色多普勒超声^[21]、CT血管成像^[22]、磁共振血管成像^[23]被用于穿支血管定位^[24]。这些技术各有所长,但也存在局限^[25]。MDCTA因其高精度、高分辨率等优势在皮瓣外科中得到应用^{[26, 27]}。近年来,基于MDCTA的三维重建技术在皮瓣外科中发挥重要作用,推动了皮瓣设计的精准化和个性化^{[28, 29, 30, 31, 32, 33]}。本研究构建的三维模型详细展示了从源动脉到穿支血管的走行,并清晰展示了它们与周围组织的毗邻关系。

3.2   基于MDCTA的穿支皮瓣三维导航流程的特点及应用

采用基于MDCTA的三维导航流程可依据受区特点进行皮瓣数字化精准设计。研究表明,采用传统“布样设计法”设计切取的皮瓣修复复杂创面时,可能出现皮瓣弧度、厚度、面积和创面不匹配的情况,影响修复效果^{[34, 35]}。相比之下,MDCTA扫描和数字化软件可以将皮瓣的厚度和受区创面的弧度纳入皮瓣设计中,从而实现皮瓣和受区的精确匹配。本研究通过重建创面曲面模型、将创面曲面模型展平后投影到供区、加厚模型等步骤,实现皮瓣数字化设计,将设计的皮瓣面积与实际所需皮瓣面积的误差控制在10%以内。术中利用皮瓣弹性,实现与创面精确匹配。本研究结果表明,本组患者术后皮瓣成活质量高,患肢功能恢复良好,无严重并发症发生。

采用基于MDCTA的三维导航流程可提高细小血管的重建质量。目前MDCTA由于分辨率有限,难以清晰显示直径<0.5 mm的微细血管^[36],影响手术规划。张迪等^[37]研究表明,双源Force CT技术能稳定显影直径0.2~0.5 mm的微细血管,但由于设备昂贵,其普及性受限。为了提高细小血管的重建质量,本研究通过Mimics软件选择合适的主干血管提取阈值,数字化提取并重建出细节丰富的主干血管模型。接着,在逐层播放的CT断层影像中,识别出小血管末端点状稍高密度的穿支血管影。随后,使用Mimics软件的“thin structure trace（纤细结构追踪）”功能,逐层手工标记并连接这些点,精确重建出Ⅰ级和Ⅱ级穿支走行。本研究结果显示,术前行MDCTA,穿支定位精准,穿支类型、穿支来源与术中探查结果一致。

综上,基于MDCTA的穿支皮瓣三维导航流程有以下优势：（1）精确评估血管情况,提前识别血管变异和手术难点,从而制订合理手术方案；（2）确定目标穿支,避免非必要解剖,缩短手术时间,降低麻醉风险,减少供区损伤和并发症发生；（3）标准化流程缩短学习穿支皮瓣技术的曲线,降低技术门槛,确保不同医师对手术设计、规划的一致性,促进技术普及。本研究团队在该技术的辅助下实施了游离股前外侧穿支皮瓣和含腓肠神经营养血管链的腓动脉穿支带蒂皮瓣移植手术,修复了13例患者的四肢皮肤软组织缺损,且均取得了良好的临床效果。

基于MDCTA的三维导航流程在特殊类型穿支皮瓣中的应用。魏在荣^[38]将穿支血管细分为4级,包括Ⅰ级（深筋膜以下传统穿支）、Ⅱ级（深筋膜浅面链状血管）、Ⅲ级（浅筋膜血管网）、Ⅳ级（浅筋膜浅层及真皮血管网）,这一穿支血管分级提高了对皮瓣穿支血管结构的认识。特殊类型穿支皮瓣^[39],如分叶皮瓣、嵌合皮瓣、组合皮瓣等,是由多条穿支血管营养的皮瓣。本研究中的三维导航流程能分别重建Ⅰ级和Ⅱ级穿支血管,有助于进一步进行关于特殊类型穿支皮瓣术前设计的研究。例如,分叶皮瓣移植术前通过观察重建的血管模型可确认多条Ⅰ级穿支是否源自同一主干血管,且穿支间有一定距离,便于术中进行皮瓣的分叶组合；嵌合皮瓣移植术前确定皮支、肌支、骨支的并联结构,有助于皮瓣的设计和切取。同时,采用本研究的方法获得的Ⅱ级穿支在浅筋膜层内的走行特点,有助于采取合适方法进行皮瓣修薄手术^{[40, 41]},避免损伤浅筋膜层中的Ⅱ级穿支,确保皮瓣血供和修复效果。

3.3   研究局限性

本研究为双中心的回顾性观察性研究,需要进一步开展多中心前瞻性研究；另外,本研究样本量小且病种、术式有限；实施该技术流程的操作复杂,难以适用于急诊。

综上所述,基于MDCTA的穿支皮瓣三维导航流程能高效规划穿支皮瓣手术,降低穿支血管变异带来的风险,提高疗效,有望促进穿支皮瓣技术普及,惠及更多患者。